Power MILL軟件在金工實習教學中的應用

張建強，黃 宇

（華南理工大學 廣州汽車學院，廣東 廣州 510800）

Power MILL是英國Delcam公司開發(fā)的一款獨立的CAM軟件，操作界面簡潔易懂，支持由其他軟件所產(chǎn)生的曲線、曲面和實體模型，也支持通用格式如IGES格式的模型數(shù)據(jù)，廣泛應用于航天航空、汽車、船舶、內(nèi)燃機、家用電器、輕工業(yè)產(chǎn)品等行業(yè)，尤其對塑料模、壓鑄模、橡膠模、鍛模、大型覆蓋件沖壓模、玻璃模具等有明顯優(yōu)勢。

本文主要介紹Power MILL軟件在金工實習教學中的應用。金工實習是一門實踐性很強的技術(shù)基本課，是機械類專業(yè)學生熟悉加工生產(chǎn)過程、培養(yǎng)實踐動手能力的實踐性教學環(huán)節(jié)，是必修課。它包括車工、銑工、數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心、特殊加工（線切割，電火花加工）、鉗工、沙型鑄造等。在金工實習的教學中，學生需要學習的工種數(shù)量較多，而且各工種的學習時間短。根據(jù)這些特點，在教學環(huán)節(jié)中必須注重通俗易懂，明確要點。

金工實習教學中需要使用Power MILL軟件進行編程的工種，有數(shù)控銑床和加工中心機床。據(jù)了解，機械類專業(yè)的學生在金工實習中，學習數(shù)控銑床或加工中心的時間分別為2天，利用Power MILL軟件學習編程的時間比較有限，所以在Power MILL軟件教學中分為4個部分：模型的工藝分析，加工前的設置，刀具路徑策略選擇和后處理。下面通過一個例子并結(jié)合教學中總結(jié)的經(jīng)驗，來說明Power MILL在金工實習教學中的應用。

1 模型的工藝分析

加工工藝分析，是數(shù)控加工的重要步驟，起到核心作用。數(shù)控加工軟件在整個數(shù)控加工過程中，需要加工工藝分析來做指導。首先是對模型的復雜程度做分析，了解該模型的表面特征和輪廓的形狀，確定是否有難加工或者特別需要注意的區(qū)域，這樣有助于選擇加工的走刀方法；然后進行工藝規(guī)劃，主要是完成工步的安排，確定模型的加工順序以及加工策略的參數(shù)。

1.1 模型分析

如圖1所示本例為凸模的模型，根據(jù)模型的特征，可以分為3個區(qū)域：即分別為平面、凹槽和輪廓。其中凹槽的深度比較淺，輪廓有內(nèi)凹圓弧。

圖1 凸模模型

1.2 工藝規(guī)劃

該凸模是個平面為主的零件，整個零件沒有曲面，平面和輪廓也不存在拔模角，粗加工采用“三維偏置區(qū)域清除策略”來加工。模型的頂面和底面是個平面，所以對該區(qū)域采用“平行平坦面精加工”策略。模型中的凹槽，可以通過建立特征或者邊界線，采用“2.5維區(qū)域清楚”策略進行加工。模型中的輪廓，可以在對平面進行加工時同時加工。具體的工步安排如表1所示。

表1 工步安排表

2 加工前的設置

當數(shù)控加工工藝規(guī)劃確定后，把需要加工的模型數(shù)據(jù)導入到Power MILL軟件中，然后進行加工前的設置，Power MILL加工前的主要設置有建立坐標系、創(chuàng)建毛坯、設置安全高度、建立刀具等等，在這里主要介紹數(shù)個重要的設置。

2.1 建立坐標系

在瀏覽器中右擊（模型），在彈出菜單中選擇（屬性）命令，彈出模型屬性的對話框可以看到（如圖2），世界坐標系位于模型的最底面且在X軸Y軸的中心。下面就利用世界坐標系，來建立加工時候所需要的坐標系。新的坐標系，放在模型的中心和模型最頂面。

圖2 模型屬性信息框

在瀏覽器中右擊（用戶坐標系），在彈出菜單中選擇（產(chǎn)生用戶坐標系）命令，此時可以看到新建的坐標系和世界坐標系是默認重合的，在產(chǎn)生用戶坐標系的對話框中，點擊（相對位置距離）選項的（距離）文本框，輸入數(shù)值30，點擊Z圖標。則建立好了坐標系,這時候要右擊該坐標系選擇(激活)命令。

2.2 創(chuàng)建毛坯

毛坯是產(chǎn)生刀具路徑和NC程序的前提。在主工具欄中單擊（毛坯）圖標，彈出（毛坯表格）對話框，在（由……定義）下拉列表中選擇（方框）選項，在（估算限界）中，公差為0.01 mm，類型為模型，拓展為0，鉤選（顯示）框，點擊（計算），然后在（限界）中把（最大Z）設置為0，按回車，把（透明度）按鈕拉到最左邊，完成毛坯設置（如圖3所示）。

圖3 毛坯設置

2.3 設置安全高度

2.4 創(chuàng)建刀具

右擊瀏覽器中的（刀具）選項，在彈出菜單中選擇（產(chǎn)生刀具）命令，選擇（端銑刀）命令，如圖4所示。

圖4 在瀏覽器中創(chuàng)建刀具

彈出（端銑刀刀具表格）對話框，所設置刀具參數(shù)如下，單擊（關(guān)閉）：

名稱——D16；

直徑——16 mm；

刀具編號——1。

同理構(gòu)建刀具：

名稱——D10；

直徑——10 mm；

刀具編號——2。

在圖形區(qū)域中出現(xiàn)的刀具以黃色線框顯示表示當前激活的刀具，白色線框表示未激活的刀具，如果要控制刀具的顯示狀態(tài)，可以點擊該刀具前面的圖標。

3 加工策略的選擇

Power MILL軟件提供了許多優(yōu)秀的加工策略，可以選擇2.5維或3維區(qū)域清除策略來做粗加工，該策略的參數(shù)容易控制，走刀效果好；還提供多種精加工策略，例如等高精加工、三維偏置精加工、最佳等高精加工、參考線精加工、平行平坦面精加工等。在本文中主要介紹數(shù)個常用且有代表性的加工策略來說明。

3.1 創(chuàng)建粗加工三維偏置區(qū)域清除模型策略

（1）設置進給率。單擊主工具欄上的（進給率）圖標，在此設定的切削參數(shù)為鋅鋁合金的工件，彈出對話框設置如下：

快進速度——2500 mm/min；

下切速度——800 mm/min；

切削速度——1600 mm/min；

主軸轉(zhuǎn)速——1800 r/min；

單擊（接受）按鈕。

（2）創(chuàng)建粗加工三維偏置區(qū)域清除模型策略。單擊主工具欄上的(創(chuàng)建刀具路徑)圖標，彈出對話框，單擊(三維區(qū)域清楚)標簽，選擇(偏置區(qū)域清楚模型)選項，單擊(接受)按鈕，彈出(偏置區(qū)域清楚模型)對話框。

根據(jù)工藝規(guī)劃設置對話框的參數(shù)如下：

名稱——D16-C1；

刀具——D16；

公差——0.1 mm；

余量——0.2 mm；

行距——12 mm；

下切步距——0.8 mm。

其他參數(shù)均采用默認設置，單擊（應用）按鈕，Power MILL開始計算刀具路徑。

計算結(jié)束后，對話框各個選項呈現(xiàn)灰色，單擊（取消）按鈕，生成如圖5所示的刀具路徑。

圖5 生成的刀具路徑

3.2 創(chuàng)建2.5維偏置區(qū)域清除特征設置

（1）產(chǎn)生邊界。為了方便選擇凹槽的底面，點選圖形的陰影圖標，圖形不要點選線框圖標，然后按住shift鍵，選擇3個凹槽的底面如圖6所示。

圖6 點選底面

在瀏覽器中右擊（邊界）選項，彈出菜單選擇（定義邊界）里的（已選曲面）命令，如圖7所示。

圖7 在瀏覽器中生成邊界

彈出（已選曲面邊界）對話框，設置如下：

名稱——1

公差——0.01 mm

余量——0 mm

刀具選擇——D10

單擊（應用）按鈕，生成邊界如圖8所示。

圖8 產(chǎn)生邊界

快進速度——2500 mm/min；

下切速度——600 mm/min；

切削速度——1000 mm/min；

主軸轉(zhuǎn)速——2500 r/min。

單擊（接受）按鈕。

（3）創(chuàng)建刀具路徑。單擊主工具欄上的(創(chuàng)建刀具路徑)圖標，彈出對話框，單擊(2.5維區(qū)域清除)標簽，選擇(偏置區(qū)域清楚特征設置)選項，單擊(接受)按鈕，彈出(偏置區(qū)域清楚特征設置)對話框。

根據(jù)工藝規(guī)劃設置對話框的參數(shù)如下：

名稱——D10-J1；

刀具——D10 mm；

公差——0.01mm；

余量——0 mm；

行距——8 mm；

最終輪廓路徑——最后Z高度；

最終輪廓路徑余量——0 mm；

Z軸下切類型——斜向；

等高切面——邊界。

其他參數(shù)均采用默認設置，單擊（應用）按鈕，Power MILL開始計算刀具路徑。

計算結(jié)束后，對話框各個選項呈現(xiàn)灰色，單擊（取消）按鈕，生成如圖9所示的刀具路徑。

圖9 生成的刀具路徑

3.3 創(chuàng)建平行平坦面精加工策略

（1）設置進給率。單擊主工具欄上的（進給率）圖標，彈出對話框設置如下：

快進速度——2500 mm/min；

下切速度——800 mm/min；

切削速度——600 mm/min；

主軸轉(zhuǎn)速——3200 r/min

單擊（接受）按鈕。

（2）創(chuàng)建刀具路徑。單擊主工具欄上的(創(chuàng)建刀具路徑)圖標，彈出對話框，單擊(精加工)標簽，選擇(平行平坦面精加工)選項，單擊(接受)按鈕，彈出(平行平坦面精加工)對話框。

根據(jù)工藝規(guī)劃設置對話框的參數(shù)如下：

名稱——D10-J2；

刀具——D10 mm；

公差——0.01 mm；

余量——0 mm；

行距——8 mm；

切削方向——任意；

切入切出——無；

邊界——無。

圖10 平行平坦面精加工刀具路徑

其他設置為默認，單擊（應用）按鈕，Power MILL開始計算刀具路徑。

計算結(jié)束后，對話框各個選項呈現(xiàn)灰色，單擊（取消）按鈕，生成如圖10所示的刀具路徑。

4 程序后處理

完成刀具路徑策略的選擇，最后按照教學中所用的機床系統(tǒng)來完成后處理，生成數(shù)控代碼，在此以系統(tǒng)為FANUC OI MC的加工中心機床為例，完成后處理。

4.1 設置路徑和模板

在瀏覽器中右擊（NC程序）按鈕，彈出菜單，選擇（產(chǎn)生NC程序）命令，彈出NC程序?qū)υ捒?，選擇輸出文件的保存路徑，然后點擊（機床選項）后面的圖標，選擇（fanuc.opt）文件，點擊（打開）按鈕，如圖11所示。

圖11 選取機床選項文件名

最后點擊（接受）按鈕，此時生成了NC的模板。

4.2 生成NC代碼

把生成的刀具路徑添加到NC模板中，在資源管理器中右擊刀具路徑項目，選擇（增加到NC程序）選項，在瀏覽器中右擊（NC程序）按鈕，彈出菜單選擇（全部寫入）命令，最終程序代碼如圖12。

圖12 最終程序代碼

5 結(jié)束語

教學需要不斷地總結(jié)和創(chuàng)新，教學效果和水平才會提高。根據(jù)金工實習數(shù)控加工工種教學時間短、內(nèi)容較多的情況，和Power MILL軟件的特點，在數(shù)控加工的教學中，我們把教學內(nèi)容精簡凝練，通俗易懂的歸納出來，既要讓學生了解數(shù)控加工工藝，又讓學生掌握Power MILL軟件的應用。在以后的金工實習中，希望讓學生學到更多的知識，同時也希望同行能給予指正，為金工實習的教學水平作出貢獻。

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[2]夏 天，單 巖.Power MILL數(shù)控編程基礎教程[M].北京：清華大學出版社，2005.

[3]單 巖，聶相虹.Power MILL數(shù)控編程應用實例[M].北京：清華大學出版社，2006.

[4]徐宏海.數(shù)控加工工藝[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.